Últimamente he estado jugando con tubos nixie, que requieren una fuente de alto voltaje (~ 150V-200V) para encenderse.
Busqué un generador de alto voltaje simple y encontré este circuito que usa un Temporizador 555 para obtener una salida de alto voltaje regulable y regulable entre 170V y 200V.
Obtuve todas las partes y las hice un prototipo en una placa de pruebas. Después de enchufar una batería de 9V y estar absolutamente seguro de que no explotaría en mi cara (p. Ej., Al instalar accidentalmente una tapa hacia atrás), medí el voltaje de salida y obtuve una buena salida de 210V sin carga y con el trimpot ajustado para dar voltaje máximo.
Desafortunadamente, el voltaje se redujo a aproximadamente 170 V tan pronto como conecté el tubo nixie. Medí exactamente cuánta corriente estaba fluyendo y encontré que la configuración era apenas eficiente en un 15%. ¡El circuito consume aproximadamente 100 mA en la entrada sin carga! El propio tubo Nixie dibujó aproximadamente 0.8mA a 170V y la entrada dibuja aproximadamente 120mA.
$$ \ frac {170V \ veces 0.0008A} {9V \ veces 0.1200A} = \ frac {0.136W} {1.080W} \ approx 12.59 \% \ text {eficiente} $$
Lo atribuí a pérdidas debido a las ineficiencias en el cambio (lo puse en una placa de pruebas), así que pasé la tarde haciendo una versión de PCB mientras seguí cuidadosamente las directrices de diseño de PCB de SMPS que pude encontrar. Terminé reemplazando el condensador de salida C4 con uno clasificado para 400 V, ya que 250 V todavía lo estaba cortando demasiado cerca. También utilicé tapas de cerámica en lugar de las tapas de película sugeridas en el instructivo.
Sin embargo, todavía no hubo una diferencia significativa en la eficiencia.
También noté que la tensión de salida parecía variar proporcionalmente a la tensión de entrada. A 9 V, daría voltajes más cercanos a 170 V con una carga y unos 140 V a 8 V con una carga.
Así que ahora mismo, estoy empezando a pensar que o me he perdido algo obvio o que este circuito de conversión de impulsos simplemente apesta. No hace falta decir que probablemente estaré estudiando otros diseños más eficientes, pero todavía estoy bastante interesado en descubrir por qué este circuito se comporta de esta manera.
Supongo que la caída de voltaje cuando se conecta una carga puede explicarse por el hecho de que el 555 no está produciendo un ciclo de trabajo lo suficientemente largo para la conmutación, por lo que no se suministra suficiente energía a la salida.
El voltaje de salida variable proporcional al voltaje de entrada probablemente se puede explicar por la ausencia de un voltaje de referencia estable. El circuito de retroalimentación usa el voltaje de entrada como referencia, por lo que es más como un 'multiplicador' de voltaje regulado.
Pero todavía no puedo entender a dónde van los 100 mA extraídos de la entrada cuando no hay carga. Según las hojas de datos, los 555 temporizadores dibujan muy poca corriente. Los divisores de voltaje de retroalimentación ciertamente no se acercan mucho. ¿A dónde va toda esa potencia de entrada?
tl; dr ¿alguien puede explicarme o ayudarme a entender por qué este circuito apesta?
